陈毓明
佛山市信建建设工程有限公司 广东佛山 528000
摘要:建筑工程具有露天施工，高空作业，施工危险系数较大的特点，又是经济发展的重要组成部分，所以建筑工程安全管理应该引起高度重视。本文简要阐述了传统建筑工程项目施工安全工作存在的不足，并提出智慧化的安全管理措施，希望能有效应用于建筑施工中，提升建筑工程质量。
关键词:智能化；建筑业；施工
前言
我国正处于大规模经济建设和城市化加速时期，建筑业是我国国民经济发展的关键性行业, 规模逐年加大，其从业人员已成为中国最大的行业劳动群体，巨大的投资和劳动密集型的特点,使得建筑安全事故所造成的人员伤亡和财产损失较为严重,每年死亡约上千人,直接经济损失逾百亿,远高于西方发达国家。而在建筑工程施工当中,安全保证一直都是建筑工程管理的重点,也是建筑工程建设的根本保障,如果安全得不到有效的保障,不仅会严重威胁施工人员的生命安全,还会给建筑工程建设带来许多不必要的损失。
1.传统建筑施工安全工作存在的不足
具体表现在:一是安全教育形式单一，主要依靠人工讲解授课等形式进行教育，由于工人文化素质不高，理解领悟能力有限，造成安全教育结果不理想。二是大型机械中塔吊防碰撞、超载等问题一直是施工现场管控的要点，多塔作业虽编制了专项施工方案，但在平时作业过程中需要塔吊司机和信号工密切配合，人工观察操作一旦出现盲点或失误，塔吊就有碰撞的可能，可靠性较差;同时由于超载等问题导致的塔吊倾覆等事故时有发生。三是深基坑监测多采用周期性观察，数据观察不连续，无法实时发现基坑初期的不良征兆，监测点位与类型设置不合理，监测间隔期出现基坑坍塌等事故前无法实时有效预警。四是临边防护设施损坏难以及时发现并恢复，防护措施未达到工具化定型化。五是班组人员管理较为粗放，无法实时了解人员的位置及作业内容[1]。六是工地扬尘的文明施工问题突出，对城市空气质量产生不利影响。
2.智慧化安全管理的应用?
2.1工程简介?
该工程位于某市的CBD核心地块，地上为三栋超高层建筑。基坑支护形式采用“两墙合一”地下连续墙，兼做地下室外墙，竖向设置四道水平向钢筋混凝土内支撑，桩基采用钻孔灌注桩形式。工程施工重难点主要包括:超大超深基坑、超长结构防裂抗渗、大体积混凝土、换拆撑、空心楼板、高强混凝土、钢结构吊装、高大模板、超高泵送、群塔施工等。
2.2具体应用
由于传统建筑施工存在的问题，结合该项目众多超规模危大工程及施工难点，工程施工安全生产和文明施工面临诸多挑战。鉴于上述情况，该工程在施工决策阶段就充分吸收国内外智慧安全应用的最新成果，有借鉴、有创新。在智慧安全应用上呈现出许多亮点，具体为以下几个方面[2]。
(1)人员实名制管理与VR安全教育
①人员实名制管理
本工程在办公区、生活区、作业区所有的出入口处设立柱式人脸识别门禁管理系统，可以对所有的管理人员、现场操作人员、外来访客进行无死角监管，实现无障碍通道。基于人脸识别系统，对不同层次的人员设定权限和开门时间，可以分时段、分区域、分工种进行在场人员统计，实现人脸识别考勤，并通过电脑分析记录，生成需要名单。通过身份证实名绑定，将人员身份信息、劳动合同书、岗位技能证书等登记入册，确保人、证、册、合同、证书相符统一，使得监管部门对工地劳务分包人数、情况明细充分掌握，人员对号、调配有序。现场可以实时查看监控，用LED大屏展示，便于政府部门、企业、项目部动态监管。
② VR安全教育
面对越来越年轻化的施工队伍，传统的安全教育形式已逐渐不能满足安全交底要求。本工程采用VR(虚拟现实)技术与建设工程安全教育相结合(图1)，利用VR技术的高度沉浸感和现实感，将施工现场无法真实模拟的安全隐患和伤害后果引入虚拟现实中，并在入场前让相关从业人员在虚拟场景中体验各种安全隐患及其所带来的伤害后果，从而使其在心灵深处加深对安全的重视，接受安全教育，规避事故。安全体验馆主要包括地基基础、主体结构和装饰装修三个施工阶段的高空坠落、物体打击、机械伤害、坍塌伤害、触电伤害和火灾伤害6种典型伤害类型。VR安全教育可以结合实名制管理系统，工人在入场登记时，必须先进行必要的安全教育体验，后办理一卡通业务，确保工人百分百接受安全技术交底;安全员在需要进行安全教育时，可在系统中设置安全教育时间段，工人在规定时间内接受安全教育时，可直接通过安在VR体验馆的安全教育考勤机进行打卡记录，计入安全教育时长。
图1 使用VR技术进行安全教育事故画面截图
(2)基坑智能监测系统
一是基坑监测子系统开发。根据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]87号)文件规定，深基坑工程属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，同时依据建安办函[2017]12号，基坑工程必须按照规定实施施工监测和第三方监测。本基坑工程属于超大超深基坑，主要监测内容包括:地连墙墙顶的水平位移、垂直位移、深层水平位移，墙身应力，钢筋混凝土内支撑轴力，坑外地下水位观测，立柱沉降、周边地面沉降、地下管线沉降、轨道沉降等。本工程拟针对监测内容，建立相应子系统模块，实现现场实际监测数据的统计分析。二是无线数据传输系统。在现场监测点设定监测数据接收中转站，将不同监测数据经无线信号发射器分类发送至办公区基坑监测办公室PC端，实现自动化数据传输和分析[3]。三是基坑监测预警系统(图2)。结合设计文件及规范要求，在对应的监测子系统内，针对不同监测内容设定警戒阈值，当实测数据超过警戒值时，系统自动发送信息给相关负责人，经业主、设计方、监理方、施工方及时讨论解决方案，有效控制基坑施工安全。
图2 基坑监测预警系统
(3)塔吊防碰撞、过载报警系统(图3)
在塔机运行阶段，监控主要内容包括:塔机各运行状态监测，变幅限位、高度监测、载重量与超载限制、防碰撞、区域保护预警与限制、风速报警、GPS定位、远程数据传输、传感器故障检测等，通过监控系统的监测，充分反馈塔机的安全运行状况。由于现场存在多台塔机同时作业，塔机的群塔防碰撞技术和过载报警系统是塔机安全系统的核心技术。塔吊防碰撞、过载报警系统有以下几项关键功能:一是群塔防碰撞技术是利用三维避障算法实时监测判断施工中多塔机作业时的运行位置和碰撞关系，在碰撞发生前系统将发出预警并对危险动作进行提前干预和报警，通知塔吊司机，避免塔机碰撞事故的发生。二是塔吊过载报警系统。塔吊上安装载荷限制器和力矩限制器，当塔吊吊运时的工作载荷和力矩超过预定值时，塔顶会发出提醒，提示司机停止吊运作业并将有关数据记录发送至数据中心屏幕，统计问题的次数。三是监控数据传输和展示系统。监控系统的数据展示端主要包括远程监控系统平台和地面模块，前者是通过GPRS无线通讯信号将监控系统采集到的塔机运行数据和运行状态等信息发送至监控系统云平台，使所有的管理人员可以通过远程平台对设备的安全进行管理，其优点是可以对设备进行异地远程管理，并进行海量数据的大数据分析;后者是通过安装在施工项目部的地面模块，实时显示施工现场的各台塔机的运行数据和运行状况，其优点是不需要使用移动流量，数据展示及时直观，并可以对施工现场的各监控系统进行地面配置[4]。
图3 塔吊防碰撞、过载系统
(4)防护缺失报警系统
现场使用工具化定型化的防护措施，在工具化防护栏板之间设置防护栏板损坏、遗失报警装置(图4)，当防护栏板发生损坏或者遗失时，报警装置被触发，内置芯片发送相关信号至接收终端，进行报警，并将有关报警信息发送至安全管理人员的手机APP上，同时数据也将同步传输至项目控制中心的LED大屏幕，保障隐患第一时间被发现，由项目部相关人员立即组织排除隐患，恢复防护设施;免去了以往巡查效率较低，防护设施损坏后未及时发现和修复等问题。
图4 防护缺失报警系统
(5)智能降尘系统和LED彩屏展示系统
利用安装在工地出入口的扬尘噪声监测设备，实时监测工地扬尘、噪声和空气温度、湿度、PM2.5、PM10、风速、风向和大气压的变化情况，从而通过LED大屏直接展示当前工地环境情况(图5)，并采用附加联动装置控制施工现场喷淋降尘系统，当现场监测的污染值超过设定值时，现场降尘喷淋系统自动喷淋降尘，实现工地扬尘污染应对自动化控制。结合实名制管理系统，在场地入口处设立LED大屏，予以显示现场在岗人员信息。针对现场危险性较大的分部分项工程，例如模板支架、脚手架施工，安装可移动式有线网络摄像头，实现重点区域施工过程实时监控。
图5 智能降尘系统和LED彩屏展示系统
(6)安全检查系统
项目部安全管理人员在安全巡查时，发现工人违规作业时，可以通过手机终端在不惊扰工人的前提下直接识别违规人员信息，直接拍照取证，并可将多次违规的人员列入黑名单，从而对工人和劳务班组的安全管理起到震慑和降低风险的作用。在标准化管理模式下，给企业设定相应权限，可以及时监管项目实名制系统信息、基坑监测信息以及特种设备信息等。
3.未来展望
从目前在该工程的应用情况来看，智慧安全为该项目安全生产和文明施工工作提供了有力支撑，效果明显。到目前为止未发生一起重伤以上的生产安全事故，该工程智慧安全得到了省市各级领导的充分肯定，并多次接受观摩学习，逐步总结和凝练经验，为后期推广打下基础。同时，针对目前应用中存在的不足，将从以下几个方面进行完善和探索:一是创新使用人员三维定位安全帽，与BIM技术充分结合，在成本可控的基础上，将施工区域进行定义划分为安全区、隐患区和危险区等，到达特定区域自动提示作业人员存在的安全隐患和危险信息，同时通过轨迹追踪记录，为事故调查分析提供有价值的信息，还可与考勤结算挂钩，提升施工绩效。二是防护栏板定位系统，由于前期应用的防护栏板防脱开装置较为简单呆板，在定位精度达到使用要求的基础上，使用定位芯片式的定型化防护栏板，一旦发生超过设定值的位移立即报警，确保防护安全可靠。三是探索应用无人机安全检查设备，对于超高层钢结构等人工检查难以到达的区域，使用无人机设备，保障检查工作本质的安全性，提升工作效率。四是扩展塔吊防碰撞、过载报警系统，在原有功能的基础上扩展以下功能:吊钩盲区视频引导、司机室远程视频、音频监管、塔机运行数据实时监控、专人专机验证管控、塔机防碰撞系统高度数据同步、特种作业人员管理、设备、人员管理全局管控、特种设备可视化监测系统等。五是探索安全管理数据共享，由项目部配合，将安全方面相关报审信息通过二维码技术上传至远端平台，政府监管人员可以通过移动端扫描二维码，及时获取本工程相关安全管理信息。现场监管时，通过移动端登录信息化智慧云平台，及时获悉在场人员、特种设备等情况。
4.结束语
我国的建筑安全事故状况仅次于矿山和危险化学品领域，如何改进建筑业的安全管理水平是长期以来的研究难题和研究热点，建筑业亟需改进安全管理模式, 建立一个高效完善的智能化安全防范系统,提高安全管理水平,降低事故发生的可能性，确保居住者和使用者的生命和财产，减少建筑事故发生的机率,推动我国建筑业的可持续发展。
参考文献:
[1] 黄鸣.浅论建筑智能化系统施工的项目管理[J].广西城镇建设.2006(09) 79-80
[2] 徐大宇,张宝秀.建筑智能化工程的施工组织管理[J].智能建筑.2007(03) 27-29
[3] 王金龙,吴文,杨孟斐.基于“互联网+”概念的地铁施工现场安全管理分析[J].山西建筑.2016(02) 245-246
[4] 王占武.基坑监测技术的研究与应用[J].黑龙江科技信息.2017(03) 271
论文作者:陈毓明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/6
标签：基坑论文; 塔吊论文; 人员论文; 安全教育论文; 工程论文; 系统论文; 作业论文; 《防护工程》2018年第18期论文;